Návrhy zadání semestrálních prací pro předmět ADS

  1. Navrhněte přesný usměrňovač pracující v proudovém módu a porovnejte jeho vlastnosti s konvenčním zapojením pracujícím v napěťopvém módu. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 4.17 na str. 153 v [A]).
  2. Navrhněte "špičkový" detektor maximální hodnoty pracující v proudovém módu a analyzujte jeho vlastnosti, případně je porovnejte s konvenčním zapojením pracujícím v napěťopvém módu. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 4.18 na str. 155 v [A]), doplněného o detektor min. hodnoty.
  3. Navrhněte měřící zesilovač, pracující v proudovém módu a porovnejte jeho vlastnosti s konvenčním zapojením pracujícím v napěťopvém módu. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 4.19 na str. 156 v [A]).
  4. Navrhněte napětím řízený "bipolární" zdroj proudu pracující v proudovém módu a analyzujte jeho vlastnosti. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 4.2 na str. 130 v [A]).
  5. Navrhněte dvoukvadrantový kvadrátor pracující v proudovém módu a využívajíci TL princip. Analyzujte jeho vlastnosti, zejméma závislost chyby na vstupním proudu. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 2.20 na str. 46 v [A]).
  6. Navrhněte konvertor RMS-DC pracující v proudovém módu a analyzujte jeho vlastnosti. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 2.15 na str. 40 v [A]) s využitím metody popsané na předcházejících stranách a demonstrované na obr. 2.14.
  7. Navrhněte proudový zesilovač a analyzujte jeho vlastnosti, zejména pak chybu přenosu v závislosti na velikosti budicího signálu. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 3 na str. 288 v [B]) a ze zapojení dodaného cvičícím.
  8. Navrhněte obvod proudového zesilovače s využitím transimpedančních zesilovačů. Diskutujte jeho reálné vlastnosti, zejména šířku pásma a chybu zesílení. Ověřte simulací ve Spice s firemním modelem AD844. Vyjděte z následujícího zapojení a z podkladů  [F] dodaných cvičícím.
  9. Navrhněte obvod napětím řízeného zesilovače osazeného transimpedančním zesilovačem - vyjděte z následujícího zapojení a z podkladů  [F] dodaných cvičícím. Analyzujte vlastnosti obvodu ve srovnání s zapojením využívajícím klasický napěťový operační zesilovač - ověřte simulací ve Spice s firemním modelem AD844.
  10. Navrhněte kvadrátor proudu pracující v proudovém módu a využívajíci TL princip. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 4 na str. 289 v [B]), doplněný usměrňovačem proudu podle obr. 7. Analyzujte jak vlastnosti celkového zapojení, tak vlastnosti každého bloku zvlášť, zejména pro závislost relativní chyby na velikosti budicího signálu. Výsledky porovnejte s výsledky z práce č. 5.
  11. Navrhněte "odmocňovátor" proudu pracující v proudovém módu a využívajíci TL princip. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 5 na str. 289 v [B]). Analyzujte jeho vlastnosti s využitím výsledků práce č. 8 a výsledků analýz použitého transkonduktančního zesilovače (např. podle obr. 1 na str. 298 dopněného o symetrický koncový stupeň). Pro celkovou analýzu můžete místo konkrétního zapojení transkondultančního zesilovače použít jeho makromodel s těmito parametry.
  12. Navrhněte dvoukvadrantovou násobičku pracující v proudovém módu a analyzujte její vlastnosti. Vyjděte z následujícího zapojení (obr. 9 na str. 291 v [B]) a navrhněte realizaci způsobu buzení.
  13. Navrhněte zesilovač proudu s řízeným ziskem, vhodný pro systém automatického vyrovnávání citlivosti. Vyjděte z následujícího zappojení (obr. 6 v [C] na str. 135). Pro konkrétní zapojení vyjděte z obr. 7, obr. 8, obr. 9 a obr. 10. Výsledné zapojení analyzujte.
  14. Ověřte možnosti realizace proudového sledovače/invertoru s minimálním vstupním odporem na bázi Capriova quadu. Analyzujte vlastnosti navrženého zapojení, linearitu převodní charakteristiky, zhodnoťte jeho chování při vyšších frekvencích.
  15. Navrhněte zesilovač s automatickým vyrovnáváním citlivosti. Využijte zesilovač navržený v semestrální práci č. 11. Návod pro realizaci autom. změny zesílení najdete v kapitole 7. v [C] na straně 138-142. Výsledné zapojení analyzujte.
  16. Analyzujte (pomocí Spice) vlastnosti zapojení konvejoru typu CCII01 podle následujícího zappojení (obr. 11 na str. 582 v [E]). Sestavte jeho makromodel zahrnující nejdůležitější statické i dymamické vlastnosti.
  17. Analyzujte (pomocí Spice) vlastnosti zapojení konvejoru typu CCII z katalogového listu AD844 (výstup uvažujte na pinu 5). Sestavte jeho makromodel zahrnující nejdůležitější statické i dymamické vlastnosti a porovnejte jeho vlastnosti s firemním modelem pro SPICE.
  18. Analyzujte (pomocí Spice) vlastnosti zapojení konvejoru s paralelní ZZV pro zvýšení vstupní vodivosti v následujícím zappojení (obr. 14 na str. 598 v [E]).
  19. Pomocí konvejoru typu CCII navrhněte syntetickou indukčnost podle následujícího zappojení (obr. 13 na str. 575 v [E]). Analyzujte vlastnosti výsledného zapojení.
  20. Navrhněte filtr se zpožďovacími členy (transverzální). Typ a vlastnosti filtru lze volit, např.: dolní propust 3. řádu, s izoextremální charakteristikou a maximálním útlumem 0,25 dB v propustném pásmu (Čebyšev). Návrh proveďte technikou SI a podle možností ověřte simulací.
  21. Navrhněte modulátor Sigma-Delta s využitím techniky spínaných kapacitorů. Uvažujte pracovní kmitočtové pásmo 50 Hz až 10 kHz, hodinový kmitočet fT = 2.048 MHz. Návrh ověřte simulací obvodu.
  22. Navrhněte implementaci integrátoru s integrační konstantou tau = 1/(2*pi*104) technikou spínaných proudů. Porovnejte vlastnosti obvodu při realizaci základních buněk ve "standardní" podobě, při realizaci typu CGA a pro buňky kaskodového typu. Uvažujte pracovní kmitočtové pásmo 10 Hz až 100 kHz, hodinový kmitočet fT = 2.048 MHz. Návrh ověřte simulací obvodu.
  23. Navrhněte buňku spínaných proudů S3I - vyjděte z následujícího zapojení a z podkladů  [F] dodaných cvičícím. Analyzujte reálné vlastnosti, zejména vliv nábojové injekce a konečného poměru vstupního/výstupního odporu na přesnost výstupního proudu (více v  [A] na str. 76-77 a  103-108).
  24. Navrhněte implementaci invertujícího a neinvertujícího integrátoru s konstantou tau = 1/(2*pi*105) obvodovou strukturou "log-domain" v proudovém módu. Porovnejte vlastnosti obvodu při realizaci bipolární a unipolární technologií. Uvažujte pracovní kmitočtové pásmo 100 Hz až 10 MHz. Návrh ověřte simulací obvodu.
  25. Navrhněte implementaci derivátoru s konstantou tau = 1/(2*pi*104) technikou spínaných proudů. Porovnejte vlastnosti obvodu při realizaci základních buněk ve "standardní" podobě, při realizaci typu CGA a pro buňky kaskodového typu. Uvažujte pracovní kmitočtové pásmo 10 Hz až 100 kHz, hodinový kmitočet fT = 2.048 MHz. Návrh ověřte simulací obvodu.
  26. Navrhněte implementaci invertujícího a neinvertujícího diferenciátoru (derivátoru) s konstantou tau = 1/(2*pi*105) obvodovou strukturou "log-domain" v proudovém módu. Porovnejte vlastnosti obvodu při realizaci bipolární a unipolární technologií. Uvažujte pracovní kmitočtové pásmo 100 Hz až 10 MHz. Návrh ověřte simulací obvodu.
  27. Navrhněte obvodovou strukturou CMOS diferenční proudový zesilovač. Analyzujte jeho vlastnosti, zhodnoťte možnosti snížení vstupních odporů proudových vstupů, ověřte závislost přenosu na úrovni vstupního signálu. Zhodnoťte frekvenční vlastnosti a možnost dosažení co nejvyššího horního mezního kmitočtu.
  28. Navrhněte filtr typu biquadratické eliptické sekce OTA-C s těmito parametry: Správnost návrhu ověřte simulací.
  29. Analyzujte pásmovou propust - bikvad se syntetickým induktorem realizovaným transimpedančními zesilovači. Vyjděte z následujícího zapojení a postupujte analogicky k rozboru uvedeném v  [B] na str. 231-235. Při analýze využijte lineární model transimpedančního zesilovače se zesílením A prvního řádu a určete prvky náhradního zapojení induktoru. Pak ověřte vliv těchto prvků na parametry f0 a Q pásmové propusti.
  30. Navrhněte systém automatického ladění biquadratické sekce typu OTA-C podle lit. [D] (str. ??-??). Předpokládejte nastavování kmitočtu f0 a činitele jakosti Q. Pracovní kmitočet sekce uvažujte 2 MHz.
  31. Navrhněte antialiasingový filtr pro předzpracování videosignálu před digitalizací 8-bitovým převodníkem. Uvažujte šířku pásma videosignálu 6 MHz, vzorkovací kmitočet 16 MHz. Filtr navrhněte jako OTA-C, respektujte požadavek na integraci filtru technologií CMOS. Zhodnoťte vliv reálných vlastností transkonduktančních zesilovačů a možnosti optimalizace návrhu.
  32. Navrhněte obvodové řešení převodníku D/A technikou spínaných proudů. Uvažujte

Literatura

  1. Toumazou C., Lidgey F.J., Haigh D.G.: Analogue IC design: the current-mode approach. Peter Peregrinus Ltd., London 1990.
  2. Analogue Integrated Circuits and Signal Procesing. An Internacional Journal, v.1, n.4, 12. 1991, Kluwer Academic Publishers.
  3. Analogue Integrated Circuits and Signal Procesing. An Internacional Journal, v.8, n.2, 9. 1991, Kluwer Academic Publishers.
  4. Schaumann R., Ghausi M.S., Laker K.R.: Design of Analog Filters. Passive,Active RC and Switched Capacitor, Prentice Hall,1990.
  5. Circuits and Systems Tutprials, IEEE Press PP5596, ISBN 0-7803-1170-1, 1996 Institute of Elecrical and Alectronics Engineers, Inc.
  6. O další podklady a informace k semestrálce označené  [F] si můžete napsat na tuto adresu
Každý si samozřejmě může vymyslet svoje vlastní zadání, které bude "tématicky zapadat" do tohoto předmětu a po konzultaci s cvičícím ho řešit jako semestrální práci.